基于梯度方向直方图特征和粒子滤波算法融合的目标跟踪

基于梯度方向直方图特征的运动目标跟踪算法在遇到目标遮挡或运动过快时容易丢失目标,基于粒子滤波跟踪算法虽有较强的抗遮挡能力,但存在着计算量大、实时性差等问题.针对这些情况,提出一种融合的跟踪方法:正常情况下基于目标梯度方向直方图特征跟踪目标,当候选目标相似度小于设定阈值时,自动切换到粒子滤波跟踪算法.实验结果显示本算法有效地解决了目标遮挡或运动过快时的丢失问题,同时减轻了粒子的退化现象,提高了算法的实时性,并在图像对比度较低情况下能较好的跟踪目标.     

一种基于粒子滤波的红外目标跟踪方法

为解决红外运动目标跟踪中的遮挡、形变等问题,提出一种基于粒子滤波的跟踪方法。该方法首先利用目标区域的灰度分布,建立了一种基于统计直方图的系统观测概率模型。并将飞机目标的运动看作惯性受限的非平稳过程,采用微分线性拟合模型作为系统状态转移模型。序列图像的实验表明：该算法能够在目标高速运动或发生遮挡的情况下稳健跟踪目标,其总体性能优于Mean Shift算法。     

一种基于图模型的粒子滤波跟踪方法

针对复杂背景下目标被部分遮挡时的稳定跟踪问题,提出一种基于图模型的粒子滤波跟踪方法。该方法将图模型应用于粒子滤波之中。首先,融合颜色和边缘特征建立目标的观测模型,构建粒子滤波框架。然后,选取目标特征区域,将一个目标分成几个部分,每一部分作为图的一个顶点,建立图模型。最后,将图模型应用于粒子滤波,目标跟踪过程中,图模型中每一个部分的状态信息可以传送给其它部分。实验结果表明,当目标被部分遮挡的情况下,该方法能够估计出遮挡部分的状态,实现稳定的跟踪目标。     

基于稀疏表达的遮挡目标跟踪算法

针对视觉跟踪中的目标遮挡问题,提出一种基于稀疏表达的视觉跟踪算法。采用稀疏表达方法描述跟踪目标,构造基于Gabor特征的目标词典和遮挡词典,通过l1范数最优化求解稀疏表达系数。在粒子滤波框架下跟踪目标,根据稀疏表达系数判断遮挡,并利用重构残差更新遮挡情况下的粒子权重。在目标模板更新时,通过引入可靠性评价来抑制模板漂移。实验结果表明,该算法能够有效地跟踪处于遮挡状态下的运动目标,并对目标姿态变化以及光照变化具有较好的鲁棒性。     

融合颜色与纹理特征的粒子滤波目标跟踪

针对采用单一颜色特征的粒子滤波目标跟踪算法在背景相似、光照变化复杂的场景下会导致跟踪失败的问题,提出一种基于LBP纹理和颜色特征融合的粒子滤波跟踪目标算法。综合加权颜色直方图和LBP纹理直方图进行目标特征描述,建立目标观测模型;同时粒子滤波进行状态预测,利用Bhattacharyya系数进行相似度测量,作为目标区域参考模型更新准则,实现权值更新;最后对权值归一化处理,得到目标位置状态的最终估计。实验结果表明该算法不仅提高了跟踪方法的鲁棒性,而且在目标遮挡、光照变化等干扰下,具有较好的准确性。     

多特征自适应融合的军事伪装目标跟踪

针对军事伪装目标在运动过程中存在与背景分布十分相似或遮挡等强干扰情况下的跟踪问题,提出了一种基于自适应多特征融合的均值漂移算法优化的粒子滤波跟踪算法。利用背景加权后的联合直方图表述目标灰度和梯度方向信息,根据前一帧目标特征的可信度自动调节双方的权重,在粒子滤波算法的框架下,利用改进后的均值漂移算法使粒子向目标状态的最大后验核密度估计方向移动,并设计了特征融合的观测模型,以提高跟踪算法的场景适应能力。实验结果表明,该算法可实现对与背景相似的军事伪装目标的稳定跟踪,对目标的严重遮挡具有很好的鲁棒性。     

多线索融合和区域划分的粒子滤波跟踪算法

提出一种多线索动态融合和目标区域划分的粒子滤波视觉跟踪算法。在粒子滤波框架基础上,选取颜色、纹理、边缘线索于目标模型中,采用带权重的乘性融合策略自适应计算粒子权重,并实时更新目标模型。为增强在遮挡时的跟踪能力,采用局部目标而非整个运动目标作为粒子目标模型。实验结果表明,改进后的算法比简单的线索融合、传统的粒子滤波模型选取方法更能鲁棒并实时地跟踪目标。     

基于多特征融合的粒子滤波算法研究

传统的粒子滤波跟踪算法只依靠单一的颜色特征作为跟踪依据。在复杂背景或者遮挡物颜色与跟踪目标接近时传统的粒子滤波算法很容易造成跟踪目标丢失。针对该问题,提出一种基于多特征融合的粒子滤波算法,该算法按一定的权值系数利用目标的颜色特征和边缘特征来构建似然函数作为跟踪目标的跟踪依据,克服了依靠单一颜色特征跟踪目标的跟踪算法的不足。实验结果表明,多特征融合后的跟踪算法有较好的跟踪性能。     

一种对背景干扰及遮挡鲁棒的视频目标跟踪算法

为了在背景干扰、遮挡环境下可靠地跟踪目标,提出了一种特征融合式粒子滤波跟踪算法,改造了传统的边缘方向直方图模型,使其对平移更敏感,以利于提高跟踪精度;利用均值漂移模块检测干扰,依据两种特征对目标和干扰的区分能力调节它们在观测模型中的权重,以抑制干扰;设计混合相似度指标检测遮挡,实时调整系统模型以适应遮挡环境;通过在模型更新过程中引入相互监督机制,缓解模型漂移问题,实验结果表明,算法是有效的。     

监控场景中的运动物体提取技术研究

针对监控场景中因存在遮挡而无法有效地提取出完整的运动序列这一问题,提出了一种将ViBe前景检测算法和改进后的粒子滤波跟踪算法相结合的跟踪提取方法。首先用ViBe来提取出场景中所有运动物体的前景轮廓;其次用粒子滤波来检测和跟踪目标物体;最后通过与目标物体的关联轮廓求交运算以及跟踪区域的反馈调节完成对目标物体运动帧序列的提取。当运动物体发生遮挡时,采用将跟踪区域内所检测到的前景轮廓重新加入到目标物体的关联轮廓中以保证后续可以继续用关联轮廓交集来提取。实验结果表明,该方法能够很好地保证提取的质量,并有效地解决了局部遮挡与全局遮挡情况下运动物体完整运动序列的提取。     

基于SAD与UKF-MeanShift的主动目标跟踪

针对复杂场景下动态目标难以准确分割以及目标难以准确定位的问题,提出将绝对差值和(SAD)方法、无迹卡尔曼滤波(UKF)和Mean shift算法相结合的混合自主跟踪动态目标的方法。首先,采用SAD方法获相邻两帧的视差信息,利用视差实现动态目标的检测,并依此建立目标的核直方图描述模型和状态空间模型,然后UKF算法对状态空间进行滤波估计,最后采用Mean shift 算法精确定位目标。实验结果表明该方法不仅能有效检测场景的动态目标,同时还能获得目标的运动信息。文中所提出的基于UKF-Mean shift的跟踪策略与相关算法相比,体现出较好的跟踪效果与时间性能。     

Robust tracking with adaptive appearance learning and occlusion detection

It is still challenging to design a robust and efficient tracking algorithm in complex scenes. We propose a new object tracking algorithm with adaptive appearance learning and occlusion detection in an efficient self-tuning particle filter framework. The appearance of an object is modeled with a set of weighted and ordered submanifolds, which can guarantee the adaptability when there is fast illumination or pose change. To overcome the occlusion problem, we use the reconstruction error data of the appearance model to extract occlusion region by graph cuts. And the tracking result is improved with feedback of occlusion detection. The motion model is also integrated with adaptability to overcome the abrupt motion problem. To improve the efficiency of particle filter, the number of samples is tuned with respect to the scene conditions. Experimental results demonstrate that our algorithm can achieve great robustness, high accuracy and good efficiency in challenging scenes.     

基于粒子滤波的人脸跟踪算法

人物跟踪技术是目前智能监控系统的核心方法之一,针对人脸运动的非线性非高斯的特点,引入粒子滤波算法来进行运动预测估计,抵抗遮挡干扰。同时,根据人脸结构特点,提出了一种分块颜色直方图,用以描述人脸的特征。并且根据预测精度对预测过程中目标运动速度和过程噪声方差进行自适应更新。实验结果表明,在人脸的旋转,肤色和部分遮挡影响下跟踪精度较高,抵抗光照环境变化,以及人脸大小变化等的鲁棒性较强。     

抗遮挡的自适应运动目标跟踪方法

针对复杂场景中的目标遮挡问题,提出一种基于均值漂移(Mean shift)和轨迹校正的自适应目标跟踪方法.由于Mean shift迭代易陷入局部最优点,这里引入Kalman滤波器以预测和校正目标运动轨迹,并根据迭代轨迹误差校正协方差,使得跟踪器在多峰值非高斯分布的复杂环境下也能收敛到全局最优点.基于Bhattacharrya系数计算色彩x、y方向分量相似度,并根据邻帧分量相似度偏差自适应调整相似度融合权值.综合当前帧和前面帧作用更新目标运动状态、特征和尺度模型.实验结果表明提出的方法对于静态场景遮挡和目标间互遮挡、部分和全部遮挡下的目标跟踪均具有鲁棒的跟踪性能.     

一种新型非线性滤波的多特征融合跟踪算法

为有效解决非线性系统的状态估计问题,提出一种新型非线性滤波算法。该算法通过在积分卡尔曼滤波中引入修正因子,对积分点进行优化重组,并采用修正后的积分卡尔曼滤波产生优选建议分布函数,较好地克服了粒子退化现象。在新算法的框架内,利用颜色和运动边缘特征作为观测模型进行视频目标跟踪,并通过D-S证据理论的方法进行权值融合,较好地克服了单一颜色特征在姿态改变、相似背景遮挡等情况下跟踪稳定性较差的问题。实验表明本方法对复杂条件下的目标跟踪问题在保持较强鲁棒性的同时,跟踪精度提升了近32%。     

A mathematical model for computer image tracking

A mathematical model using an operator formulation for a moving object in a sequence of images is presented. Time-varying translation and rotation operators are derived to describe the motion. A variational estimation algorithm is developed to track the dynamic parameters of the operators. The occlusion problem is alleviated by using a predictive Kalman filter to keep the tracking on course during severe occlusion. The tracking algorithm (variational estimation in conjunction with Kalman filter) is implemented to track moving objects with occasional occlusion in computer-simulated binary images.     

复杂背景下感兴趣运动目标的跟踪算法

针对由于复杂背景的干扰而导致不能准确跟踪感兴趣运动目标的问题,提出一种基于多特征自适应融合的粒子滤波跟踪算法。首先在HSV颜色空间中得到感兴趣运动目标的加权颜色分布模型,然后利用不变矩特征来消除背景中相似颜色物体和光照变化的干扰,两种特征通过自适应调整权重来更新粒子权值而融合于粒子滤波算法中,从而能够准确和稳定地跟踪运动目标。实验证明,该算法在运动目标平移、姿态变化、遮挡、光照变化及相似颜色干扰等复杂背景下都能够准确地进行跟踪,对背景干扰具有很强的鲁棒性。     

特征融合和聚类核函数平滑采样优化的粒子滤波目标跟踪方法

针对复杂场景下的目标跟踪问题,提出了一种改进的粒子滤波目标跟踪方法。利用背景加权后的联合直方图描述目标灰度和梯度特征信息,在粒子滤波算法的框架下,设计了一种自适应特征融合观测模型来适应场景的不断变化;同时针对传统粒子滤波算法存在的粒子退化问题,提出了一种基于聚类核函数平滑采样的方法。理论仿真和实际场景的实验结果表明,该算法适应性更强,精度更高,能有效跟踪复杂场景下的运动目标。     

基于粒子滤波和在线训练支持向量机的目标跟踪新方法

序列图像中运动目标跟踪的有效性和鲁棒性是一个非常富有挑战性的课题。为提高在运动背景条件下视觉目标跟踪的性能,克服复杂环境对跟踪算法准确性的影响,提出了一种基于粒子滤波和在线训练支持向量机的目标跟踪新方法。从目标的特征描述和提取着手,引入了积分直方图快速提取特征的方法,加快粒子滤波器运行速度,满足一定的实时性要求。同时,分析了运动背景条件下具有代表性的跟踪算法的本质和特性,结合目标识别创新性地提出在线训练支持向量机的方法,通过在线识别信息和跟踪信息的融合保证算法具备较强的鲁棒性。实验结果表明,该算法能有效的解决动态背景条件下遮挡、光照变化和运动模糊等复杂情况下,对目标进行准确、有效、近乎实时的跟踪。